数据库原理与应用2

1、l数据模型l在数据库中用数据模型这个工具来抽象、抽象、表示和处理表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟l数据模型应满足三方面要求能比较能比较真实真实地模拟现实世界地模拟现实世界容容易易为人所为人所理解理解便于在计算机上便于在计算机上实现实现l数据模型分成两个不同的层次(1) 概念模型概念模型 也称信息模型，它是按用户的观也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。点来对数据和信息建模。 (2) 数据模型数据模型 主要包括网状模型、层次模型、主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模建模。l

2、客观对象的抽象过程-两步抽象现实世界中的客观对象抽象为概念模型；现实世界中的客观对象抽象为概念模型；把概念模型转换为某一把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。支持的数据模型。 概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。l数据模型的组成要素l 数据结构 l 数据操作 l 数据的约束条件l什么是数据结构对象类型的集合l数据结构是对系统静态特性的描述l数据操作对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作及有关的操作规则l数据操作的类型检索更新（包括插入、删除、修改）l数据操作是对系统动态特性的描述。l数据的约束条件一组完整性规则的集合。一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中

3、数据及其联完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则，用以限定符合系所具有的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容保证数据的正确、有效、相容。l数据模型对约束条件的定义反映和规定本反映和规定本数据模型数据模型必须遵守的基本的通用的完必须遵守的基本的通用的完整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须满足实体完整性和参照完整性两个条件。满足实体完整性和参照完整性两个条件。提供定义完整性约束条件的机制，以反映提供定义完整性约束条件的机制，以反映

4、具体应用具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。l概念模型概念模型l概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建模是现实世界到机器世界的一个中间层次是现实世界到机器世界的一个中间层次是数据库设计的有力工具是数据库设计的有力工具数据库设计人员和用户之间进行交流的语言数据库设计人员和用户之间进行交流的语言l对概念模型的基本要求较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识的各种语义知识简单、清晰、易于用户理解简单、清晰、易于用户理解。l信息世界中的基本概念信息世界中的基

5、本概念(1) 实体（Entity） 客观存在并可相互区别的事物称为实体。客观存在并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念可以是具体的人、事、物或抽象的概念。(2) 属性（Attribute） 实体所具有的某一特性称为属性。实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。一个实体可以由若干个属性来刻画。 (3) 码（Key） 唯一标识实体的属性集称为码。唯一标识实体的属性集称为码。 (4) 域（Domain） 属性的取值范围称为该属性的域属性的取值范围称为该属性的域。 (5) 实体型（Entity Type） 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画用实体名及其属性

6、名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型同类实体称为实体型(6) 实体集（Entity Set） 同型实体的集合称为实体集同型实体的集合称为实体集(7) 联系（Relationship） 现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系中反映为实体内部的联系和实体之间的联系实体型间联系 一对一联系（一对一联系（1:1） 一对多联系（一对多联系（1:n） 多对多联系（多对多联系（m:n） l两个实体型间的联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2111:1联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2mnm:n联系

7、联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型21n1:n联系联系l一对一联系 如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中至多中至多有一个实体与之联系，反之亦然，有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集则称实体集A与实与实体集体集B具有一对一联系具有一对一联系。记为。记为1:1。 实例班级与班长之间的联系：班级与班长之间的联系：一个班级只有一个正班长一个班级只有一个正班长一个班长只在一个班中任职一个班长只在一个班中任职l一对多联系如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中有中有n个个实体（实体（n0）与之联系，反之，对于实体集

8、与之联系，反之，对于实体集B中的每中的每一个实体，实体集一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，中至多只有一个实体与之联系，则称则称实体集实体集A与实体集与实体集B有一对多联系有一对多联系 记为记为1:n实例班级与学生之间的联系：班级与学生之间的联系：一个班级中有若干名学生，一个班级中有若干名学生，每个学生只在一个班级中学习每个学生只在一个班级中学习l多对多联系（m:n）如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中有中有n个实体（个实体（n0）与之联系，反之，对与之联系，反之，对于实体集于实体集B中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集A中也中也有有

9、m个实体（个实体（m0）与之联系，则称实体集与之联系，则称实体集A与实体与实体B具有多对多联系。记为具有多对多联系。记为m:n实例课程与学生之间的联系：课程与学生之间的联系：一门课程同时有若干个学生选修一门课程同时有若干个学生选修一个学生可以同时选修多门课程一个学生可以同时选修多门课程l实体联系方法(E-R方法)用E-R图来描述现实世界的概念模型E-R方法也称为E-R模型l实体型用矩形表示，矩形框内写明实体名。学生学生教师教师l属性用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来学生学生学号学号年龄年龄性别性别姓名姓名l联系联系本身：用菱形表示，菱形框内写明联系名，用菱形表示，菱形框内写明联系

10、名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（边旁标上联系的类型（1:1、1:n或或m:n） 联系的属性：联系本身也是一种实体型，也可以联系本身也是一种实体型，也可以有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来用无向边与该联系连接起来 班级班级班级班级-班长班长班长班长111:1联系联系课程课程选修选修学生学生mnm:n联系联系班级班级组成组成学生学生1n1:n联系联系职工职工领导领导1n同一实体型内同一实体型内部的部的1:n联系联系课程课程讲授讲授教师教师1m

11、多个实体型间的多个实体型间的1:n联系联系参考书参考书nl常用数据模型常用数据模型l非关系模型层次模型（层次模型（Hierarchical Model）网状模型网状模型(Network Model )数据结构：以基本层次联系为基本单位l关系模型关系模型(Relational Model) 数据结构：表l面向对象模型(Object Oriented Model）数据结构：对象l层次模型 满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型。模型。1. 有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点为根结点2. 根以外的

12、其它结点有且只有一个双亲结点根以外的其它结点有且只有一个双亲结点 1 根结点根结点 2 兄弟结点兄弟结点 3 叶结点叶结点 4 兄弟结点兄弟结点 5 叶结点叶结点 叶结点叶结点l典型的层次数据库系统 IMS数据库管理系统第一个大型商用第一个大型商用DBMS1968年推出年推出IBM公司研制公司研制l网状模型网状模型l优点能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可以有能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可以有多个双亲多个双亲具有良好的性能，存取效率较高具有良好的性能，存取效率较高l缺点结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，

13、不利于最终用户掌握的结构就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握DDL、DML语言复杂，用户不容易使用语言复杂，用户不容易使用l典型的网状数据库系统lDBTG系统，亦称CODASYL系统由由DBTG提出的一个系统方案提出的一个系统方案奠定了数据库系统的基本概念、方法和技术奠定了数据库系统的基本概念、方法和技术70年代推出年代推出l实际系统Cullinet Software Inc.公司的公司的 IDMSUnivac公司的公司的 DMS1100Honeywell公司的公司的IDS/2HP公司的公司的IMAGEl关系模型l最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型l1970年由美国IBM公司Sa

14、n Jose研究室的研究员E.F.Codd提出l本课程的重点本课程的重点l在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。 学生登记表学生登记表 学学 号号 姓姓 名名 年年 龄龄 性性 别别 系系 名名 年年 级级 95004 王小明王小明 19 女女 社会学社会学 95 95006 黄大鹏黄大鹏 20 男男 商品学商品学 95 95008 张文斌张文斌 18 女女 法律学法律学 95 l关系模型的基本概念关系（Relation）一个关系对应通常说的一张表。元组（Tuple）表中的一行即为一个元组。属性（Attribute）表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即

15、属性名。主码（Key）表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。域（Domain）属性的取值范围。分量元组中的一个属性值。关系模式对关系的描述关系名（属性1，属性2，属性n）学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）l关系数据模型的数据结构例1学生、系、系与学生之间的一对多联系：学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）系系 (系号，系名，办公地点系号，系名，办公地点)例2系、系主任、系与系主任间的一对一联系例3学生、课程、学生与课程之间的多对多联系： 学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）课程（课程号，课程

16、名，学分）课程（课程号，课程名，学分）选修（学号，课程号，成绩）选修（学号，课程号，成绩）l关系必须是规范化的，满足一定的规范条件最基本最基本的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项。可分的数据项。l关系模型的数据操纵l查询、插入、删除、更新l数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合l存取路径对用户隐蔽，用户只要指出“干什么”，不必详细说明“怎么干”l表以文件形式存储l有的DBMS一个表对应一个操作系统文件l有的DBMS自己设计文件结构l典型的关系数据库系统ORACLESYBASEINFORMIXDB/2MS SQL SERVERl数据库系统模式的概念l模式（Schema）数据库逻辑结构和特征的描述数据库逻辑结构和特征的描述是型的描述是型的描述反映的是数据的结构及其联系反映的是数据的结构及其联系模式是相对稳定的模式是相对稳定的l模式的一个实例（Instance）模式的一个具体值模式的一个具体值反映数据库某一时刻的状态反映数据库某一时刻的状态同一个模式可以有很多实例同一个模式可以有很多实例实例随数据库中的数据的更新而变动实例随数据库中的数据的更新而变动l数据库系统外